《矿井水灾防治及水体下安全采煤.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《矿井水灾防治及水体下安全采煤.docx（4页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、矿井水灾防治及水体下安全采煤二、矿井涌（突）水条件分析（一）矿井涌水来源与通道1、天然水源与通道（1）水源：a.大气降水；b.地表水：河流、湖泊、洼地积水等；c.地下水：孔隙水、裂隙水，断层破碎带水，岩溶水，潜水，自流水（承压水）。（2）通道：a.岩溶陷落柱；b.断层带、裂隙；c.隐伏露头、天窗：隐伏在第四系含水砂层之下的基岩风化带为隐伏露头；第四系含水砂层之下往往有粘土质隔水层，粘土质隔水层的尖灭或缺失称天窗。d.地震裂隙。2、人为水源与通道水源（1）水源：a.袭夺水源：由于疏干降压形成降压漏斗，获得新的补给水源，称袭夺水源；b.老窑水。（2）通道：a.顶板垮落带、导水断裂带；b.开采引起的
2、底板破坏带；c.岩溶地面塌陷：由于抽水试验和疏干开采，形成的岩溶地面塌陷；d.封堵质量不佳的钻孔。.（二）影响矿井涌水的因素1、地质因素：（1）地面因素：地面河流，洼地，降水，地形；（2）岩石性质：透水性（渗透系数）；（3）地质构造：断层：断层是否与地表水及含水层连通；断层破碎带往往本身含水；若断层破碎带被粘土质岩石充填、胶结，具有隔水作用。 褶曲：采掘工作面处于向斜轴处，涌水量就会增大。2、人为因素：（1）开采活动；（2）废弃的勘探钻孔，封堵质量不佳；（3）开采面积和矿井长期排水影响： 以静储量水为主：初期，涌水量随开采面积增大而增加；以后会逐渐减小。以动储量水为主：涌水量稳定。（三）矿井充
3、水程度1、根据含水系数 含水系数 KB = QPQ矿井中排出的水量（m）；P同一时期煤炭采出量(T)（1）涌水量小的矿井：KB102、根据涌水量（1）涌水量小的矿井：Q 1000 m/h三、矿井突水预兆与突水量估算（一）矿井突水预兆1、一般预兆（1）煤层变湿、松软，煤帮滴水，顶板淋水；（2）工作面气温降低，雾化，有硫化氢味；（3）听到水的“嘶嘶”声；（4）矿压增大：冒顶，片帮，底鼓。2、工作面底板突水预兆（1）底鼓，有时可达500mm以上；（2）底板裂缝；（3）沿裂缝或煤帮渗水；（4）底板破裂，并喷出高压水，“嘶嘶”声；（5）底板产生“底爆”，巨响，大量涌水。3、松散含水层突水预兆（1）突水部
4、位发潮，滴水；（2）发生局部冒顶，水量突增，有流砂；（3）顶板发生溃水、溃砂，地表塌陷。（二）矿井突水量的估算1、采用现场实际测量方法（1）浮标法（突水初期）（2）水泵标定法（突水时）（3）容积法突水后，如将平巷淹没，水位升老窑区，则涌水量可用下式计算：Q = KSHM/(tcosa) m3/minK：采空区的淹没系数，（见表5）S：求积仪在平面图上量得的淹没面积，m2；H：水位上涨的高度，m；M：实际采高，m；a：岩层倾角，（）t：水位上升所用时间，min2、突水总量的计算（1）算术迭加法（2）曲线求积仪法（略）3、淹没时间的预计四、矿井涌（突）水的防治方法（一）地表水防治1、河流改道；2、
5、铺设不透水的人工河床；3、修筑排（截）水沟；4、堵漏。（二）老窑水的防治 1、探：老窑的位置、范围、形状、水量；2、隔：老窑水与地表水的隔离；老窑水与矿井水的隔离；3、放：利用钻孔将老窑水放入矿井，增大矿井涌水量，必要时设水闸门（墙）。（三）疏干降压在钻孔（地面、地下巷道）内安装排水设备（如深井水泵），从钻孔内将水排至地面或地下巷道，以达到疏干或降低水位的目的。1、疏干程序（1）疏干勘探：查明疏干地区的水文地质资料（地下水补给及运动规律，补水边界、隔水边界，地下水涌水量，疏干含水层与地表水或其他含水层联系，含水层特征，疏干水量等）；（2）疏干方案：地面疏干，井下疏干，疏干钻孔布置；（3）试验性
6、疏干：6-12个月，了解疏干效果，调整疏干方案；（4）经常性疏干：随矿井开采范围扩大，对疏干工程进行调整、补充；观测疏干孔的水量和水位；编制疏干水量、水位动态变化曲线图以及疏干降低漏斗平面图；水质分析。2、疏干方式（1）地表疏干用于预先疏干阶段，在煤层浅部及露天矿中采用。具有建设速度快、投资经营费用低、安全可靠等优点，但随深部增大，费用增加。（2）地下疏干采用疏干巷道和钻孔进行疏干，用于矿井较深部的疏干。（3）联合疏干水文地质条件复杂或水文地质条件逐向恶化的老矿井，从经济安全方面考虑，采用井上、下联合疏干。（四）注浆堵水1、意义：将制成的浆液压入地层空隙，使其扩散凝固、硬化后，起到堵、拦补给水
7、源或加固作用。2、注浆堵水的应用（1）井筒地面预注浆：对要穿过含水层的井筒预先注浆，保证施工安全，减少涌水量；（2）石门预注浆：对要穿过含水层或断层破碎带的石门，预先注浆，保证施工安全，减少涌水量；（3）对有强补给水源的突水点注浆堵水，治水复矿；（4）与疏放水结合，对查明的进水边界或通道，进行帷幕截源注浆，减少矿井涌水量；（5）有煤层底板突水危险的矿井，对强含水层顶面或夹存于其顶板隔水层内的弱含水层进行加固注浆；（6）其他：钻孔、陷落柱注浆。3、注浆材料（1）水泥：水泥+速凝剂（缓凝剂）、速凝早强剂+惰性材料（砂、砾石、粘土、矿碴）；（2）水泥水玻璃：分别配制，同时注入。水玻璃凝固时间短，提高
8、可灌性；（3）化学浆液，水玻璃类，树脂等。性能好，成本高。4、注浆工艺（1）注浆钻孔：钻孔数目，深度，钻孔排列，钻孔方法；（2）注浆设备：注浆泵，搅拌机，混合器；（3）注浆参数：扩散半径，注浆压力，浆液浓度，浆液注入量，注浆效果。5、注浆堵水的主要技术问题（1）圈定突水点、找到补给水源通道。（2）注浆时要准确地命中出水点。（3）动水注浆要防止浆液的流失：先下骨料，然后再注浆封堵。（4）保证注浆堵水有足够的范围和强度。五、水体下安全采煤（一）水体下采煤的意义及特点水体下：地表水体、含水砂层水体、基岩水体。要防止上覆水体中的水或泥砂溃入井下，防止因涌水量增大而过分增加排水费用。（二）影响水体下采煤
9、的因素1、水体类型水体类型包括：单纯地表水，单纯松散层水，单纯基岩水，地表水加松散层水，松散层水加基岩水，地表水加基岩水，地表水、松散层水加基岩水。水体与煤层之间关系：水体与煤层之间有隔水层；水体与煤层之间直接接触。2、上覆岩层类型：含水层（透水层），隔水层。3、地层构造：（见图5）（1）单一结构：水体集中、水量大、渗水性强；（2）复合结构：含水层与隔水层在垂直方向互相间隔，水体分散；（3）封闭或半封闭结构：含水层与隔水层在垂直方向与水平方向互相间隔，形成封闭、半封闭储水条件；（4）覆盖结构：隔水层与煤系地层不整合，地表水和地下水被隔水层隔阻。（三）上覆岩层破坏规律1、三带：垮落带，导水断裂带
10、，弯曲带； 2、垮落带、导水断裂带的形态：马鞍形（缓），抛物线形（倾），断裂带向上发展、垮落带超出采空区的边界（急）；（见图6）3、垮落带、导水断裂带高度（1）垮落带高度煤层顶板覆岩内有极坚硬岩层，采后能形成悬顶时，垮落带高度计算公式如下：煤层顶板覆岩为坚硬、中硬、软弱、极软弱岩层或其互层时，开采单一煤层的垮落带高度为：厚煤层分层开采垮落带高度计算公式（见表6）。 （2）导水断裂带高度煤层顶板覆岩为坚硬、中硬、软弱、极软弱岩层或其互层时，开采单一煤层和厚煤层分层时的导水断裂带高度（见表-7及表8）。（四）水体下采煤安全煤岩柱的留设1、 水体的采动等级及允许采动程度（见表-9）。 根据水体允许采
11、动程度将水体分为三个采动等级：（1）防水安全煤岩柱：不允许导水断裂带波及到水体；（2）防砂安全煤岩柱：允许导水断裂带波及到松散的弱含水层，或已经疏降的松散强含水层，但不允许垮落带接近松散层底部； （3）防塌安全煤岩柱：允许垮落带接近松散层底部。 2、安全煤岩柱的留设方法（1）防水安全煤岩柱A、地表有松散覆盖层时（图7） （2）防砂安全煤岩柱（见图10）（3）防塌安全煤岩柱3、安全煤岩柱保护层厚度安全煤岩柱保护层厚度(Hb)与煤层倾角、水体采动等级、地层构造、覆岩性质以及累计开采厚度有关。（1）倾角035及3654煤层，防水安全煤岩柱保护层厚度，（见表10）以及防砂安全煤岩柱保护层厚度（见表11
12、）。 （2）倾角5590煤层，防水安全煤岩及防砂安全煤岩柱保护层厚度（见表-12）（五）水体下采煤的安全技术措施1、防治措施（1）留设安全煤岩柱，顶水开采；（2）疏干、疏降开采：当上覆水体含水量小、补给不足时，采用疏干开采；当上覆水体含水量大，补给充足时，采用疏降开采；（3）顶疏结合开采：上覆有多个含水层，且含水层与隔水层相间排列。导水断裂带以上的含水层，顶水开采；导水断裂带以内的弱含水层，实行疏干开采；（4）帷幕注浆堵水：以挡水帷幕，切断地下补给通路；（5）处理好地表水源：改河道，铺河底，筑拦洪坝，修拦洪沟，填渗透裂缝，切断或改变地面补给水源。2、开采技术措施（1）试探开采：先远后近，先深后浅，先厚后薄（隔水层），先易后难，逐步接近水体；（2）分区隔离开采：采区四周防水煤柱，水闸门；（3）全部充填、部分开采和分层间歇开采：降低覆岩破坏高度，减小垮落带、导水断裂带的高度（4）正常等速开采：正规循环，工作面均匀推进，工作面顶板完整，使顶板含水层中的水随放顶涌入采空区。